Il nitruro di gallio (GaN), il secondo materiale semiconduttore più utilizzato al mondo dopo il silicio, offre proprietà uniche che lo rendono ideale per illuminazione, sistemi radar ed elettronica di potenza. Tuttavia, i suoi elevati costi e i complessi processi di integrazione ne hanno limitato la diffusione. Per risolvere questo problema, il MIT (Massachusetts Institute of Technology) in collaborazione con diverse istituzioni ha sviluppato una tecnologia innovativa che integra efficientemente transistor GaN su chip standard al silicio, combinando basso costo, alte prestazioni e compatibilità con i processi esistenti.
Il cuore di questa tecnologia consiste nel separare micro-transistor (di dimensioni pari a soli 240×410 micron) da wafer di GaN mediante taglio laser di precisione, per poi integrarli su chip al silicio attraverso un processo di legame a rame a bassa temperatura. Rispetto alle soluzioni tradizionali con legame in oro, questa tecnica opera sotto i 400°C, riduce i costi ed elimina la necessità di attrezzature speciali. La disposizione distribuita migliora inoltre la dissipazione del calore, abbassando la temperatura complessiva del sistema.
Il team di ricerca ha realizzato con successo amplificatori di potenza ad alte prestazioni, con intensità del segnale ed efficienza energetica significativamente superiori rispetto ai dispositivi tradizionali al silicio. Una volta applicata agli smartphone, questa tecnologia potrebbe garantire connessioni più veloci, maggiore autonomia e una qualità delle comunicazioni più nitida. Inoltre, essendo compatibile con le linee di produzione esistenti, è adatta non solo all'upgrade dell'elettronica di consumo, ma anche a settori avanzati come il calcolo quantistico, dove il GaN supera il silicio in ambienti a temperature criogeniche.
Combinando i processi collaudati dei chip al silicio con le eccezionali prestazioni del GaN, questa tecnologia potrebbe accelerare lo sviluppo delle comunicazioni 5G, dei data center e del quantum computing, ridefinendo il panorama dell'industria elettronica.
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